Caratterizzazione di polimeri sintetici tramite matrice assistita Laser desorbimento ionizzazione tempo di spettrometria di massa (MALDI-TOF) di volo

L'obiettivo generale di questo tutorial MALDI-TOF MS è quello di insegnare agli utenti la preparazione, l'acquisizione e l'analisi dei campioni di polimeri durante la caratterizzazione mediante MALDI-TOF MS. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della caratterizzazione dei polimeri, come il peso molecolare del polimero, la dispersione e l'identità del gruppo finale. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente la determinazione dei gruppi terminali omopolimerici. Innanzitutto, preparare una serie di soluzioni mescolando soluzioni di matrice, analita e catione precedentemente preparate, variando le proporzioni relative dei componenti in modo tale da ottenere nove miscele di campioni uniche.

Per questo esperimento, combinare 15 microlitri di soluzione di poli(L-lattide) con 15 microlitri di soluzione di acido 2,5-diidrossibenzoico e un microlitro di soluzione di tricloroacetato di sodio. Pipettare un microlitro di ciascuna miscela di soluzione su un singolo pozzetto per campioni su una piastra target MALDI. Aggiungere i campioni in modo incrementale in piccole porzioni per evitare che il campione fuoriesca dal pozzetto, consentendo a ciascuna aliquota di evaporare fino a raggiungere l'essiccazione prima di aggiungere ulteriore campione.

Per avviare l'acquisizione dei dati, aprire innanzitutto il software di acquisizione dati Flexcontrol. Espellere la piattaforma per consentire il caricamento della piastra di destinazione premendo il pulsante di espulsione. Posizionare delicatamente la piastra di destinazione con il calibrante caricato e i campioni di analita sulla piattaforma con l'orientamento appropriato.

Quindi, utilizzare il software di acquisizione per iniettare la piastra di destinazione sulla piattaforma premendo nuovamente il pulsante di espulsione. Selezionare un metodo di acquisizione dati appropriato premendo File e scegliendo Seleziona metodo. Prima di acquisire i dati, assicurarsi che sia selezionato un intervallo di massa appropriato per la raccolta dei dati facendo clic sulla scheda Rilevamento e visualizzando l'intervallo di massa.

Dal software di acquisizione, selezionare la posizione sulla piastra target che corrisponde all'analita desiderato. Per avviare la raccolta dei dati, premere Start e spostare il bersaglio laser attorno al campione per massimizzare il segnale. Utilizzando la barra di scorrimento sul lato sinistro della finestra della fotocamera, regolare la potenza del laser in modo tale da raggiungere la potenza minima necessaria per ottenere la risoluzione isotopica.

Ingrandendo un singolo picco al centro dell'intervallo di massa di interesse, ottimizzare la risoluzione regolando la differenza nelle tensioni di accelerazione variando il valore IS2 nella scheda Spettrometro. Infine, ottimizza la potenza del laser riducendola il più possibile pur generando un rapporto segnale/rumore ragionevole. Una volta ottimizzati i parametri di acquisizione, salvare il metodo selezionando File e quindi Salva metodo con nome.Assicurarsi che qualsiasi calibrazione esistente sia annullata o in una posizione tale da essere sovrascritta premendo Annulla validità calibrazione nella scheda Spettrometro.

Utilizzando gli stessi parametri di acquisizione, spostare il laser sul pozzetto del campione contenente il calibrante selezionando il pozzetto corrispondente con il cursore e acquisire uno spettro premendo Start. Una volta acquisito un segnale sufficiente, premere Avvia per terminare l'acquisizione dei dati. Una volta acquisito lo spettro di massa del calibrante, selezionare il menu a discesa Elenco di controllo di massa nella scheda Calibrazione corrispondente a tale standard di calibrazione.

Prima di abbinare il picco di riferimento corrispondente a ciascun picco di calibrazione selezionato, assicurarsi che venga utilizzato un protocollo di prelievo dei picchi appropriato selezionando la scheda Elaborazione. Applicare la massa di riferimento dall'elenco di controllo di massa al segnale corrispondente per lo spettro di massa del calibrante selezionando l'area a sinistra del picco di interesse e quindi facendo clic sulla massa corrispondente nell'elenco di controllo da applicare. Continuare questo processo per i picchi di calibrazione rimanenti.

Riacquisire lo spettro dell'analita una volta calibrata la scala di massa per i parametri di acquisizione ottimizzati. Aprire lo spettro dell'analita nel software di analisi dei dati. Ingrandisci un picco per identificare se la risoluzione isotopica è stata raggiunta selezionando il pulsante Zoom nell'intervallo X.

Ora, premi Elenco di massa e scegli Trova per selezionare i picchi. Se il picco monoisotopico viene risolto, selezionare questo primo picco nella distribuzione isotopica per determinarne la massa utilizzando un protocollo di prelievo dei picchi monoisotopici. MALDI-TOF MS conferma la stretta distribuzione del poli(L-lattide)tiolo terminato e il software di analisi è stato utilizzato per calcolare le caratteristiche del polimero mostrate qui.

La massa osservata per il 26-mer è 1973,62, che è meno 0,07 dalton diversa dal valore teorico. Un segnale più piccolo a 2045.74 è indicativo di transesterificazione durante la polimerizzazione dell'acido lattico all'apertura dell'anello. Un piccolo picco a 2057,73 è probabilmente la conseguenza dell'inizio dall'acqua durante la polimerizzazione dell'apertura dell'anello del monomero di lattide.

MALDI-TOF MS conferma la distribuzione ristretta del poli(L-lattide)tiolo terminato dopo una reazione tiolo-ene con maleimmide ed è stato utilizzato un software di analisi per calcolare le caratteristiche del polimero mostrate qui. La massa teorica del 26-mer di poli(L-lattide)tiolo terminato corrisponde a 2070,56891, che è 0,03 dalton diversa dalla massa osservata. La stessa specie ionizzante con potassio è stata osservata anche a 2086.49.

Un piccolo picco a 2167,58 è indicativo della stessa impurità dovuta all'inizio dell'acqua che è stata osservata nel materiale di partenza. Lo stesso spostamento di massa osservato per i prodotti della reazione tiolo-ene non si verifica, il che indica che questo composto terminato con acido carbossilico mancava del gruppo terminale tiolico per subire la reazione di funzionalizzazione. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come ottimizzare la preparazione del campione e i parametri di acquisizione dei dati, nonché analizzare i dati generati dalla caratterizzazione con spettrometria di massa MALDI-TOF dei polimeri.